JP5856046B2 - Control method of multi-level converter - Google Patents
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Description
本発明は、マルチレベルコンバータの制御方法に関するものであり、更に詳しくは、電圧バランシングのためのスイッチング技法を適用して処理時間を向上させたマルチレベルコンバータの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a control method for a multilevel converter, and more particularly to a control method for a multilevel converter in which a processing technique is improved by applying a switching technique for voltage balancing.
マルチレベルコンバータシステムで一般に使用される電圧バランシングを考慮したゲートスイッチング（ｇａｔｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）技法が利用されている。従来の電圧バランシングは、モジュレーション過程で投入された上方と該当アーム（ａｒｍ）内部の全てのサブモジュールから送られてきたキャパシタ電圧の情報を電圧のサイズに応じて整列を行っていた。このように加工された情報を利用してサブモジュールを選択する。詳しくは、該当アーム（ａｒｍ）の電流情報に応じて最も高い電圧を有するサブモジュール或いは最も低い電圧を有するサブモジュールが選択されるメカニズムを有する。 A gate switching technique considering voltage balancing generally used in a multi-level converter system is used. In the conventional voltage balancing, information on the capacitor voltage sent from all the sub-modules in the upper part and the corresponding arm is input according to the voltage size. A submodule is selected using the information processed in this way. Specifically, the sub-module having the highest voltage or the sub-module having the lowest voltage is selected according to the current information of the arm.
従来の電圧バランシング方法によると、まずいくつのサブモジュールがオン（ＯＮ）信号を出すのかを決定すると、一つのアーム内部のどのサブモジュールをオンにするのかを決定する。この際、一般に各サブモジュールの電圧を均等に分散するために、各サブモジュールの電圧値を比べて整列するソーティング（ｓｏｒｔｉｎｇ）過程が行われる。オン（ＯＮ）に当たるサブモジュールはアーム電流の方向に応じて充電と放電が行われるため、アーム電流が正の値を有すると最も小さい電圧を有するサブモジュールを選択し、アーム電流が負の値を有すると最も大きい電圧を有するサブモジュールを選択して放電が行われるように動作する。 According to the conventional voltage balancing method, first, when it is determined how many submodules output an ON signal, which submodule within one arm is determined to be turned on. At this time, a sorting process is generally performed in which the voltage values of the submodules are compared and aligned in order to evenly distribute the voltages of the submodules. Since the submodule that is turned on (ON) is charged and discharged according to the direction of the arm current, if the arm current has a positive value, the submodule having the smallest voltage is selected and the arm current has a negative value. If so, the sub-module having the largest voltage is selected and the discharge is performed.
このような従来技術の動作方法を図１に示した。即ち、ＯＮ条件を満足するサブモジュールの数を決定し（Ｓ１０）、サブモジュールを電圧値に応じてソーティングする（Ｓ２０）。次に、電流値の符号を判断し（Ｓ３０）、電流値の符号が正数であれば（Ｓ３０−ＹＥＳ）最も小さい電圧を選択し、電流値の符号が負数であれば（Ｓ３０−ＮＯ）最も大きい電圧を選択する（Ｓ５０）。 Such an operation method of the prior art is shown in FIG. That is, the number of submodules that satisfy the ON condition is determined (S10), and the submodules are sorted according to the voltage value (S20). Next, the sign of the current value is determined (S30). If the sign of the current value is a positive number (S30-YES), the smallest voltage is selected, and if the sign of the current value is a negative number (S30-NO). The largest voltage is selected (S50).
前記従来技術によると、サブモジュールを電圧値に応じてソーティングする過程（Ｓ２０）で最も多くの時間が所要される。特に、大容量電力機器に適用されるモジュール基板のマルチレベルコンバータの場合、一つのアームに１５０〜２００個以上のサブモジュールが具備される。デジタル処理過程は大きく４つの部分に分けられ、すなわちサブモジュールの電圧値をデジタル値に変換する過程、変換されたサブモジュール値を整列する過程、電流方向に応じてサブモジュールを選択する過程、そして選択されたサブモジュールのゲート信号に適用する過程を含む。 According to the prior art, the most time is required in the process of sorting the submodules according to the voltage value (S20). In particular, in the case of a multi-level converter of a module substrate applied to a large-capacity power device, 150 to 200 or more submodules are provided in one arm. The digital processing process is roughly divided into four parts: a process of converting a submodule voltage value into a digital value, a process of aligning the converted submodule values, a process of selecting a submodule according to the current direction, and Including the step of applying to the gate signal of the selected sub-module.
この際、第１及び第２過程、即ち、電圧値をデジタル値に変換して整列する過程は非常に多くの時間が所要されるだけでなく、サブモジュールの個数が増加するとそれに比例して所要時間が無限大に大きくなり得る問題点がある。 At this time, the first and second processes, i.e., the process of converting the voltage values into digital values and arranging them take not only a very long time but also in proportion to the increase in the number of submodules. There is a problem that time can be infinitely large.
本発明は、上述した問題点を鑑みて案出されたものであり、本発明の目的は、電圧バランシング過程におけるサブモジュール値を整列する時間を効率的に減らすことができるマルチレベルコンバータの制御方法を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to control a multi-level converter that can efficiently reduce the time for aligning submodule values in a voltage balancing process. Is to provide.
前記目的を達成するための本発明の一実施例によるマルチレベルコンバータの制御方法は、具備された複数のサブモジュールのうち最大の電圧を有するサブモジュール及び最小の電圧を有するサブモジュールをそれぞれ抽出する段階と、前記複数のサブモジュールの状態変化量を判断する段階と、前記判断結果、前記状態変化量が０ではない場合、前記複数のサブモジュールに流れる電流変更を検知する段階と、前記状態変化量及び前記電流方向のうち少なくとも一つに応じて少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定する段階と、を含む。 In order to achieve the above object, a method for controlling a multilevel converter according to an embodiment of the present invention extracts a sub-module having a maximum voltage and a sub-module having a minimum voltage from among a plurality of sub-modules provided. Determining a state change amount of the plurality of submodules; detecting a change in current flowing through the plurality of submodules if the determination result indicates that the state change amount is not 0; and the state change Determining a next state of at least one sub-module according to at least one of the quantity and the current direction.
また、前記複数のサブモジュールの状態変化量は、現在サンプリング段階での状態がオン（ＯＮ）であるサブモジュールの個数から過去のサンプリング段階での状態がオン（ＯＮ）であるサブモジュールの個数を引いた値であってもよい。 In addition, the state change amount of the plurality of sub-modules may be calculated from the number of sub-modules whose state at the current sampling stage is ON (ON) to the number of sub-modules whose state at the past sampling stage is ON (ON). It may be a subtracted value.
そして、前記少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定する段階は、前記状態変化量の値に当たる個数だけ繰り返してサブモジュールの次の状態を決定することができる。 The step of determining the next state of the at least one sub-module can be repeated by the number corresponding to the value of the state change amount to determine the next state of the sub-module.
また、前記少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定する段階は、サブモジュールの次の状態の決定が最初に行われる場合であれば、前記最大電圧を有するサブモジュール又は前記最小電圧を有するサブモジュールのうちいずれか一つの次の状態を決定することができる。 Also, the step of determining the next state of the at least one sub-module may be the sub-module having the maximum voltage or the sub-unit having the minimum voltage if the determination of the next state of the sub-module is performed first. The next state of any one of the modules can be determined.
そして、前記少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定する段階は、前記状態変化量が正数で前記電流方向がアームの電流方向と同じであると前記最大電圧を有するサブモジュールをオフ状態からオン状態に変え、前記電流方向が前記アームの電流方向と反対であると前記最小電圧を有するサブモジュールをオフ状態からオン状態に変えるように決定することができる。 The step of determining the next state of the at least one sub-module is to turn off the sub-module having the maximum voltage from the off state when the state change amount is a positive number and the current direction is the same as the current direction of the arm. When the current direction is opposite to the current direction of the arm, the sub-module having the minimum voltage can be determined to change from the off state to the on state.
また、前記少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定する段階は、前記状態変化量が負数で前記電流方向がアームの電流方向と同じであると前記最大電圧を有するサブモジュールをオン状態からオフ状態に変え、前記電流方向が前記アームの電流方向と反対であると前記最小電圧を有するサブモジュールをオン状態からオフ状態に変えるように決定することができる。 Further, the step of determining a next state of the at least one sub-module includes turning off the sub-module having the maximum voltage from the on state when the state change amount is a negative number and the current direction is the same as the current direction of the arm. If the current direction is opposite to the current direction of the arm, the submodule having the minimum voltage may be determined to change from the on state to the off state.
そして、前記少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定する段階は、前記サブモジュールの次の状態の決定が最初に行われる場合でなければ、前記複数のサブモジュールのうち前記最大電圧を有するサブモジュール又は前記最小電圧を有するサブモジュールを除いた少なくとも一つのサブモジュールの次の状態をランダムに変化させるように決定することができる。 And determining the next state of the at least one submodule is not the case where the next state of the submodule is determined first, the submodule having the maximum voltage among the plurality of submodules. The next state of at least one sub-module excluding the module or the sub-module having the minimum voltage can be determined to be changed randomly.
また、前記最大電圧を有するサブモジュール及び前記最小電圧を有するサブモジュールをそれぞれ抽出する段階の前に、前記複数のサンプリングそれぞれに現在状態をオン状態をオフ状態に区分する段階を更に含んでもよい。 In addition, before the step of extracting the sub-module having the maximum voltage and the sub-module having the minimum voltage, the method may further include a step of dividing the current state into the off state for each of the plurality of samplings.
前記本発明の構成によるマルチレベルコンバータの制御方法によると、電圧バランシング過程におけるサブモジュールの個数が増加してもサブモジュール値を整列する時間を効率的に減らすことができる。 According to the control method of the multilevel converter according to the configuration of the present invention, it is possible to efficiently reduce the time for aligning the submodule values even if the number of submodules in the voltage balancing process is increased.
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、特定の実施例を図面に例示し詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定な実施形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解しなければならない。 Since the present invention can be variously modified and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this should not be construed as limiting the invention to the specific embodiments, but should be understood to include all modifications, equivalents or alternatives that fall within the spirit and scope of the invention.
また、本発明を説明するに当たって、関連する公知機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。 In describing the present invention, if it is determined that a specific description of a related known function may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
図２は、本発明の一実施例によるマルチレベルコンバータの制御方法の基本的な流れを説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a basic flow of a control method of a multilevel converter according to an embodiment of the present invention.
まず、電力機器の目的に応じて印加された電圧１００を測定する。測定された電圧はモジュレーション１１０が行われ、この際オン（ＯＮ）状態であるサブモジュールの個数１２１、各サブモジュールの電圧１２３及びアーム電流の方向１２５を測定して電圧バランシング１３０を行う。最後に、各サブモジュールを制御するためのゲート信号１４０を生成する。
First, the
特に、本発明における電圧バランシング１３０過程は、オン状態であるサブモジュールの個数１２１と各サブモジュールの電圧１２３、そしてアーム電流の方向１２５に基づいて電圧バランシング１３０を行うということにその特徴がある。電圧バランシング１３０の具体的な過程は以下のようである。
In particular, the voltage balancing 130 process according to the present invention is characterized in that the
まず、以前の状態のゲート信号を測定する。オン状態を有するサブモジュールを測定し、その個数を計算する。同じく、オフ状態を有するサブモジュールを測定し、その個数を計算する。 First, the gate signal in the previous state is measured. Measure sub-modules with ON state and calculate the number of them. Similarly, the number of submodules having an off state is measured and the number thereof is calculated.
一方、オン状態を有する各サブモジュールの電圧を測定するが、この際最大電圧値を有するサブモジュールと最小電圧値を有するサブモジュールを抽出する。この過程は、まず最大電圧値と最小電圧値を決定し、それに当たるサブモジュールを抽出すればよい。 On the other hand, the voltage of each submodule having an ON state is measured. At this time, the submodule having the maximum voltage value and the submodule having the minimum voltage value are extracted. In this process, first, a maximum voltage value and a minimum voltage value are determined, and submodules corresponding thereto are extracted.
次に、以前のモジュレーションを介したオン状態を有するサブモジュールの個数と、現在のモジュレーションを介したオン状態のサブモジュールの個数との差を求める。ここで、その個数の差が正数であればオン状態を有するサブモジュールの個数が多いことを意味し、その個数の差が負数であればオン状態を有するサブモジュールの個数が以前より少ないことを意味する。 Next, the difference between the number of sub-modules having an ON state through the previous modulation and the number of sub-modules having an ON state through the current modulation is obtained. Here, if the difference in the number is a positive number, it means that the number of submodules in the on state is large, and if the difference in the number is a negative number, the number of submodules in the on state is smaller than before. Means.
そして、その差の数だけサブモジュールの制御を繰り返す。例えば、その差がｎであるとサブモジュールの制御をｎ回繰り返すが、１番目には前記決定した最大電圧値を有するサブモジュール或いは最小電圧値を有するサブモジュールを制御する。即ち、１番目には前記差値の符号を判断した後アーム（ａｒｍ）電流の方向を参照し、最大電圧値を有するサブモジュール或いは最小電圧値を有するサブモジュールを制御する。 Then, the control of the submodule is repeated as many times as the difference. For example, if the difference is n, the control of the submodule is repeated n times. First, the submodule having the determined maximum voltage value or the submodule having the minimum voltage value is controlled. That is, first, after determining the sign of the difference value, the direction of the arm current is referred to control the submodule having the maximum voltage value or the submodule having the minimum voltage value.
ここで、差値が正数でアーム電流の方向に電流が流れると最小の電圧値を有し、オフ状態であるサブモジュールをオンに変えるように制御する。また、差値が正数でアーム電流の逆方向に電流が流れると最大の電圧値を有し、オフ状態であるサブモジュールをオンに変えるように制御する。 Here, when the difference value is a positive number and current flows in the direction of the arm current, control is performed so that the sub-module having the minimum voltage value and turned off is turned on. Further, when the difference value is a positive number and the current flows in the direction opposite to the arm current, the sub-module that has the maximum voltage value and is turned off is controlled to be turned on.
逆に、差値が負数でアーム電流の方向に沿って電流が流れるとオン状態で最大電圧値を有するサブモジュールをオフ状態に変え、差値が負数でアーム電流の逆方向に電流が流れるとオン状態で最小電圧値を有するサブモジュールをオフ状態に変える。 Conversely, if the difference value is negative and current flows along the direction of the arm current, the submodule having the maximum voltage value in the on state is changed to the off state, and if the difference value is negative and current flows in the opposite direction of the arm current. The submodule having the minimum voltage value in the on state is changed to the off state.
次に２番目、３番目…ｎ番目に繰り返す場合、１番目のように最大電圧値或いは最小電圧値を有するサブモジュールを制御するのではなく、具備されたサブモジュールのうちランダム（ｒａｎｄｏｍ）に選別したサブモジュールを制御する。 Next, when repeating the second, third,..., Nth, instead of controlling the submodule having the maximum voltage value or the minimum voltage value as in the first, it randomly selects among the submodules provided. Control the submodules
詳しくは、差値が正数でアーム電流の方向に電流が流れる場合、オフ状態であるサブモジュールをランダムに選定してオン状態に変えるように制御する。一方、差値が正数でアーム電流の逆方向に電流が流れる場合にも、オフ状態であるサブモジュールをランダムに選定してオン状態に変えるように制御する。 Specifically, when the difference value is a positive number and the current flows in the direction of the arm current, the sub-modules in the off state are selected at random and controlled to be turned on. On the other hand, even when the difference value is a positive number and the current flows in the opposite direction of the arm current, the sub-module that is in the off state is randomly selected and controlled to be turned on.
逆に、差値が負数でアーム電流の方向に電流が流れるとオン状態であるサブモジュールをランダムに選定してオフ状態に変えるように制御する。一方、差値が負数でアーム電流の逆方向に電流が流れる場合にもオン状態であるサブモジュールをランダムに選定してオフ状態に変えるように制御する。 Conversely, when the difference value is a negative number and the current flows in the direction of the arm current, the sub-module that is in the on state is randomly selected and controlled to be changed to the off state. On the other hand, even when the difference value is a negative number and the current flows in the opposite direction of the arm current, the sub-module that is in the on state is randomly selected and controlled to change to the off state.
このように、差値が負数である場合にはオン状態であるサブモジュールをオフ状態に変えて均衡を合わせ、差値が正数である場合にはオフ状態であるサブモジュールをオン状態に変えて均衡を合わせる。 Thus, when the difference value is a negative number, the sub-module in the on state is changed to the off state to adjust the balance, and when the difference value is a positive number, the sub module in the off state is changed to the on state. To balance.
このようにｎ回の過程が終わると、その信号を出力してそれぞれのサブモジュールを制御する。 When n processes are completed in this way, the signal is output to control each submodule.
このように、本発明の一実施例によるマルチレベルコンバータの制御方式によると、従来の方法のように全てもサブモジュールを電圧のサイズ順に整列する過程をなくすことができるため、電圧バランシング過程におけるサブモジュールの個数が増加してもサブモジュール値を整列する時間を効率的に減らすことができる。 As described above, according to the control method of the multi-level converter according to the embodiment of the present invention, it is possible to eliminate the process of arranging the submodules in order of the voltage size as in the conventional method. Even if the number of modules increases, the time for aligning the submodule values can be effectively reduced.
図３及び図４は、本発明の一実施例によるマルチレベルコンバータの制御方法の流れを説明する図である。 3 and 4 are diagrams for explaining the flow of the control method of the multilevel converter according to the embodiment of the present invention.
まず、（ｔ−Δｔ）時間におけるゲート信号を判断する（１０５）。これを介して、サブモジュールの直前状態を知ることができる。即ち、直前のサブモジュールのオン／オフ状態を知ることができる。具備されたそれぞれのサブモジュールのオン／オフ状態を判断すると、オン状態であるのかオフ状態であるのかで区分する（１２１−２，１２１−３）。このように、オフ状態とオン状態を予め分けて判断する理由は、サブモジュールの迅速な制御のためである。 First, a gate signal at time (t−Δt) is determined (105). Through this, the state immediately before the submodule can be known. That is, it is possible to know the on / off state of the immediately preceding submodule. When the on / off state of each provided sub-module is determined, it is classified according to whether it is on or off (121-2, 121-3). Thus, the reason for separately determining the off state and the on state is for quick control of the submodule.
オフ状態とオン状態に分けられた各サブモジュールは、その後その個数の総計が求められる（１２１−１，１２１−４）。即ち、直前のゲート信号（１０５）を利用してオン状態であるサブモジュールがいくつであるのか、オフ状態であるサブモジュールがいくつであるのかを決める。 For each submodule divided into the off state and the on state, the total number of the submodules is then obtained (121-1, 121-4). That is, the number of submodules in the on state and the number of submodules in the off state are determined using the immediately preceding gate signal (105).
次に、オン状態であるサブモジュールのうち最も高い電圧を有するサブモジュールと最も低い電圧を有するサブモジュールを判断する（Ｓ１２２−１）。オフ状態であるサブモジュールに対しても、同じく最大電圧を有するサブモジュールと最も低い電圧を有するサブモジュールを判断する（Ｓ１２２−２）。 Next, the submodule having the highest voltage and the submodule having the lowest voltage among the submodules in the on state are determined (S122-1). For the submodules in the off state, the submodule having the maximum voltage and the submodule having the lowest voltage are determined (S122-2).
ここまでの過程を初期化過程（ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｎ ｓｔｅｐ）と称するが、本発明の一実施例によるマルチレベルコンバータの制御方法の基本になる過程である。 The process up to this point is referred to as an initialization process, and is a basic process of the control method of the multilevel converter according to an embodiment of the present invention.
初期化課程が進んだ後からは、図面を異にして図４にその過程を詳細に図示した。図４に示したように、まずオン状態を有するようになるサブモジュールの個数（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＯＮ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｇａｔｅ ａｔ ｔ（ｎ））を求める（Ｓ２００）。オン状態を有するサブモジュールの個数が求められると、図３の初期化段階で計算された直前にオン状態を有したサブモジュールの個数を引く（Ｓ２１０）。その差値（ｄｉｆｆ）はいくつかのサブモジュールの状態を制御するのかを判断する基礎となり、オン状態を有するサブモジュールの個数が以前より多ければ差値（ｄｉｆｆ）は正数、小さければ差値（ｄｉｆｆ）が負数を示す。 After the initialization process, the process is illustrated in detail in FIG. As shown in FIG. 4, first, the number of submodules that have an ON state (Number of ON condition gate at t (n)) is obtained (S200). When the number of submodules having the on state is obtained, the number of submodules having the on state immediately before the calculation in the initialization stage of FIG. 3 is subtracted (S210). The difference value (diff) is a basis for determining whether to control the states of several submodules. If the number of submodules having the on state is larger than before, the difference value (diff) is a positive number, and if the number is small, the difference value is a difference value. (Diff) indicates a negative number.
次の段階では、サブモジュールの状態変化を行う回数を決める（Ｓ２２０）。具体的にサブモジュールの状態変化を行う回数は、オン状態を有するようになるサブモジュールの差値（ｄｉｆｆ）だけ行われるようになる。即ち、オン状態を有するようになるサブモジュールの個数が１０であり、直前状態でオン状態を有するサブモジュールの個数が７であれば３つのサブモジュールに対して状態変化を行わなければならないため、総３回のサブモジュールの制御が行われる。 In the next stage, the number of submodule state changes is determined (S220). Specifically, the number of times the state change of the submodule is performed is performed by the difference value (diff) of the submodule that has the ON state. That is, if the number of submodules that have an ON state is 10 and the number of submodules that have an ON state in the previous state is 7, the state change must be performed for three submodules. A total of three submodules are controlled.
そして、最初に行われる制御段階に当たる場合（Ｓ２３０−Ｙｅｓ）Ｓ２６０が行われる。しかし、その後の制御段階（Ｓ２３０−Ｎｏ）であればＳ２７０が行われる。 And when it corresponds to the control stage performed first (S230-Yes), S260 is performed. However, S270 is performed in the subsequent control stage (S230-No).
まず、Ｓ２６０段階について説明すると、まず差値（ｄｉｆｆ）の符号を判断し、差値（ｄｉｆｆ）が正数であれば（Ｓ２６１−Ｙｅｓ）、再びサブモジュールに流れる電流（ｉ）を判断する。もし、電流（ｉ）がアームの電流方向に流れる場合であれば（Ｓ２６２−Ｙｅｓ）オフ状態であるサブモジュールを制御するが、初期化段階で見つけた最小電圧のサブモジュールを制御する（Ｓ２６３）。この際、最小電圧のサブモジュールはオフ状態からオン状態に変化するように制御される。 First, the step S260 will be described. First, the sign of the difference value (diff) is determined. If the difference value (diff) is a positive number (S261-Yes), the current (i) flowing through the submodule is determined again. If the current (i) flows in the current direction of the arm (S262-Yes), the submodule in the off state is controlled, but the submodule with the minimum voltage found in the initialization stage is controlled (S263). . At this time, the sub-module with the minimum voltage is controlled to change from the off state to the on state.
逆に、サブモジュールに流れる電流（ｉ）がアームの電流と逆方向に流れる場合であれば（Ｓ２６２−Ｎｏ）同じくオフ状態であるサブモジュールを制御するが、この際には初期化段階で見つけた最大電圧のサブモジュールを制御する（Ｓ２６４）。即ち、最大電圧のサブモジュールがオン／オフ状態になるように制御する。 On the other hand, if the current (i) flowing through the submodule flows in the direction opposite to the current of the arm (S262-No), the submodule that is in the off state is also controlled. The maximum voltage sub-module is controlled (S264). That is, control is performed so that the sub-module with the maximum voltage is turned on / off.
逆に、差値（ｄｉｆｆ）が負数である場合（Ｓ２６１−Ｎｏ）であれば、これとは逆に動作する。即ち、差値（ｄｉｆｆ）が負数であると判断される場合（Ｓ２６１−Ｎｏ）サブモジュールに流れる電流の方向を感知し、もしアーム電流と同じ方向に電流が流れると（Ｓ２６５−Ｙｅｓ）、オン状態であったサブモジュールをオフ状態に制御する（Ｓ２６６）。この際、オフ状態に制御されるサブモジュールは初期化段階で見つけた最大電圧のサブモジュールである。 Conversely, if the difference value (diff) is a negative number (S261-No), the operation is reversed. That is, when it is determined that the difference value (diff) is a negative number (S261-No), the direction of the current flowing in the sub-module is sensed, and if the current flows in the same direction as the arm current (S265-Yes), it is turned on. The submodule that was in the state is controlled to be in the off state (S266). At this time, the sub-module controlled to be in the OFF state is the sub-module with the maximum voltage found in the initialization stage.
逆に、サブモジュールに流れる電流の方向がアーム電流と逆方向であれば（Ｓ２６５−Ｎｏ）、オン状態であったサブモジュールをオフ状態に制御する（Ｓ２６７）。この際、オフ状態に制御されるサブモジュールは前記初期化段階で見つけた最小電圧のサブモジュールである。 On the other hand, if the direction of the current flowing through the submodule is opposite to the arm current (S265-No), the submodule that was in the on state is controlled to the off state (S267). At this time, the sub-module controlled to be in the off state is the sub-module having the minimum voltage found in the initialization stage.
このように、最初は最大電圧を有するサブモジュール或いは最小電圧を有するサブモジュールを制御する。 In this way, the submodule having the maximum voltage or the submodule having the minimum voltage is controlled first.
次に、差値（ｄｉｆｆ）が２以上である場合には更にＳ２２０に戻る。ここで、Ｓは前記サブモジュールの制御が繰り返される回数を示すものであり、Ｓ２８０ではＳの値を１だけ上昇させて次のサブモジュールの制御は２回目の制御であるということを意味する。 Next, when the difference value (diff) is 2 or more, the process returns to S220. Here, S indicates the number of times the control of the sub-module is repeated. In S280, the value of S is increased by 1, and the control of the next sub-module is the second control.
更にＳ２２０に戻り、依然として差値（ｄｉｆｆ）より小さい場合であれば（Ｓ２２０−Ｙｅｓ）、Ｓ２３０に移動する。しかし、この段階は初回の段階ではないため（Ｓ２３０−Ｎｏ）、Ｓ２７０に移動する。 Further, the process returns to S220, and if it is still smaller than the difference value (diff) (S220-Yes), the process moves to S230. However, since this stage is not the first stage (S230-No), the process moves to S270.
ここでも同じく差値（ｄｉｆｆ）と電流（ｉ）の方向に基づいてサブモジュールを制御するようになるが、ここでは最大電圧或いは最小電圧を有するサブモジュールではなく、それを除いたモジュールのうちランダムに選択されたサブモジュールを制御する。 Again, the submodule is controlled based on the direction of the difference value (diff) and the current (i), but here it is not a submodule having the maximum voltage or the minimum voltage, but a random module among the modules other than the submodule. Control the selected submodule.
差値が正数で（Ｓ２７１−Ｙｅｓ）サブモジュールに流れる電流の方向がアーム電流と同じ場合（Ｓ２７２−Ｙｅｓ）オフ状態であるサブモジュールをランダムに選択してオン状態に制御し（Ｓ２７３）、サブモジュールに流れる電流の方向がアーム電流と逆方向である場合も（Ｓ２７２−Ｙｅｓ）同じくオフ状態であるサブモジュールをランダムに選択してオン状態に制御する（Ｓ２７４）。 When the difference value is a positive number (S271-Yes) and the direction of the current flowing through the submodule is the same as the arm current (S272-Yes), the submodule in the off state is selected at random and controlled to the on state (S273). Even when the direction of the current flowing through the sub module is opposite to the arm current (S272-Yes), the sub module which is also in the off state is selected at random and controlled to the on state (S274).
逆に、差値が負数（Ｓ２７１−Ｎｏ）サブモジュールに流れる電流の方向がアーム電流と同じ場合（Ｓ２７５−Ｙｅｓ）オン状態であるサブモジュールをランダムに選択してオフ状態に制御し（Ｓ２７６）、サブモジュールに流れる電流の方向がアーム電流と反対方向である場合も（Ｓ２７５−Ｎｏ）同じくオン状態であるサブモジュールをランダムに選択してオフ状態に制御する（Ｓ２７７）。 Conversely, if the difference value is a negative number (S271-No) and the direction of the current flowing through the submodule is the same as the arm current (S275-Yes), the submodule that is in the on state is randomly selected and controlled to the off state (S276). Even when the direction of the current flowing through the submodule is opposite to the arm current (S275-No), the submodule that is also in the on state is selected at random and controlled to the off state (S277).
このような過程が終わると、更にＳを１だけ上げてＳ２２０に戻る。もしＳが差値（ｄｉｆｆ）より小さい場合には（Ｓ２２０−Ｙｅｓ）更にＳ２３０を経てＳ２７０を行い、Ｓ２２０を満足しないと（Ｓ２２０−Ｎｏ）、即ち、差値とＳ値が同じくなった場合には、先の過程で各サブモジュールを制御するための信号を統合し（Ｓ２４０）、新たにゲート信号（Ｇａｔｅ Ｓｉｇｎａｌ）を出力する（Ｓ２５０）。このようなゲート信号に応じて各サブモジュールはオン／オフ状態を変える。そして、更に図３の初期化過程と図４のゲート信号の出力過程を繰り返してサブモジュールを制御する。 When such a process ends, S is further increased by 1 and the process returns to S220. If S is smaller than the difference value (diff) (S220-Yes), further through S230, S270 is performed. If S220 is not satisfied (S220-No), that is, the difference value and the S value are the same. Integrates signals for controlling each sub-module in the previous process (S240), and outputs a new gate signal (Gate Signal) (S250). Each submodule changes its on / off state in response to such a gate signal. Further, the initialization process of FIG. 3 and the output process of the gate signal of FIG. 4 are repeated to control the submodule.
上述したように、本発明によると電圧バランシング過程における最も時間が多く所要される全てのサブモジュールの電圧整列過程を省略することができ、最も大きい電圧値と最も小さい電圧値のみを計算して迅速にサブモジュールを制御することができるためスイッチングが均等に分散される。このような時間の節約は、メモリの使用及び機能の追加によりフレキシブルに対処し得る環境を提供し、製品の機能と信頼度を向上させることができる。また、計算速度が速い高価のデジタルプロセッサを使用せずに安価のプロセッサを使用しても同じ効果を図ることができるため、製品の単価を減らす効果も期待することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to omit the voltage alignment process of all the sub-modules that require the most time in the voltage balancing process, and to calculate only the largest voltage value and the smallest voltage value quickly. Since sub-modules can be controlled, switching is evenly distributed. Such time savings can provide an environment that can be flexibly addressed by the use of memory and the addition of functionality, and can improve product functionality and reliability. Moreover, since the same effect can be achieved even if an inexpensive processor is used without using an expensive digital processor with a high calculation speed, an effect of reducing the unit price of the product can be expected.
上述したように、多様な実施例で説明した各構成要素及び／又は機能は互いに複合的に結合して具現されてもよく、該当技術分野の通常の知識を有する者であれば下記特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更し得るということを理解できるはずである。 As described above, the components and / or functions described in various embodiments may be combined and combined with each other, and those having ordinary knowledge in the relevant technical field can claim the following. It should be understood that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the present invention described in the scope.
Claims (6)
具備した複数のサブモジュールのうち最大電圧を有するサブモジュール及び最小電圧を有するサブモジュールをそれぞれ抽出する段階と、
前記複数のサブモジュールの状態変化量を判断する段階と、
前記判断結果、前記状態変化量が０ではない場合、前記複数のサブモジュールに流れる電流方向を検知する段階と、
前記状態変化量及び前記電流方向のうち少なくとも一つに応じて少なくとも一つのサブモジュールの次の状態の決定を行うか否かを判断する段階と、を含み、
前記サブモジュールの次の状態を決定する段階が最初ではない場合、前記複数のサブモジュールのうち前記最大電圧を有するサブモジュール又は前記最小電圧を有するサブモジュールを除いたサブモジュールのうちランダムに選択された少なくとも一つのサブモジュールの次の状態を決定することを特徴とするマルチレベルコンバータの制御方法。 Checking whether the previous state of the plurality of sub-modules provided is one of an on state and an off state;
Extracting a sub-module having the maximum voltage and a sub-module having the minimum voltage among the plurality of sub-modules provided;
Determining a state change amount of the plurality of submodules;
As a result of the determination, if the state change amount is not 0, detecting a current direction flowing through the plurality of submodules;
It is seen containing a step of determining whether the determination of the next state of at least one sub-module, a according to at least one of the state variation and the current direction,
If the step of determining the next state of the sub-module is not first, the sub-module is randomly selected from among the plurality of sub-modules, the sub-module having the maximum voltage or the sub-module excluding the sub-module having the minimum voltage. And determining a next state of at least one sub-module .
現在のサンプリング段階での状態がオン（ＯＮ）であるサブモジュールの個数から過去のサンプリング段階での状態がオン（ＯＮ）であるサブモジュールの個数を引いた値であることを特徴とする請求項１に記載のマルチレベルコンバータの制御方法。 The state change amount of the plurality of submodules is:
The number of submodules whose state at the current sampling stage is on (ON) is subtracted from the number of submodules whose state at the past sampling stage is on (ON). The control method of the multilevel converter of 1.
前記状態変化量の値に当たる回数だけ繰り返してサブモジュールの次の状態を決定することを特徴とする請求項１に記載のマルチレベルコンバータの制御方法。 Determining whether to determine a next state of the at least one submodule;
The multilevel converter control method according to claim 1, wherein the next state of the submodule is determined by repeating the number of times corresponding to the value of the state change amount.
サブモジュールの次の状態の決定が最初に行われる場合であれば、前記最大電圧を有するサブモジュール又は前記最小電圧を有するサブモジュールのうちいずれか一つの次の状態を決定することを特徴とする請求項１に記載のマルチレベルコンバータの制御方法。 Determining whether to determine a next state of the at least one submodule;
If the next state of the submodule is determined first, the next state of one of the submodule having the maximum voltage or the submodule having the minimum voltage is determined. The multilevel converter control method according to claim 1.
前記状態変化量が正数で、前記電流方向がアームの電流方向と同じであると前記最大電圧を有するサブモジュールをオフ状態からオン状態に変え、前記電流方向が前記アームの電流方向と反対であると前記最小電圧を有するサブモジュールをオフ状態からオン状態に変えるように決定することを特徴とする請求項４に記載のマルチレベルコンバータの制御方法。 Determining whether to determine a next state of the at least one submodule;
If the state change amount is a positive number and the current direction is the same as the current direction of the arm, the sub-module having the maximum voltage is changed from the off state to the on state, and the current direction is opposite to the current direction of the arm. 5. The method of controlling a multi-level converter according to claim 4, wherein the sub-module having the minimum voltage is determined to be changed from an off state to an on state.
前記状態変化量が負数で、前記電流方向がアームの電流方向と同じであると前記最大電圧を有するサブモジュールをオン状態からオフ状態に変え、前記電流方向が前記アームの電流方向と反対であると前記最小電圧を有するサブモジュールをオン状態からオフ状態に変えるように決定することを特徴とする請求項４に記載のマルチレベルコンバータの制御方法。 Determining whether to determine a next state of the at least one submodule;
If the state change amount is a negative number and the current direction is the same as the current direction of the arm, the submodule having the maximum voltage is changed from the on state to the off state, and the current direction is opposite to the current direction of the arm. 5. The method according to claim 4, wherein the sub-module having the minimum voltage is determined to change from an on state to an off state.
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